src/gromacs/gmxana/pp2shift.cpp

   1 /*
   2  * This file is part of the GROMACS molecular simulation package.
   3  *
   4  * Copyright (c) 1991-2000, University of Groningen, The Netherlands.
   5  * Copyright (c) 2001-2004, The GROMACS development team.
   6  * Copyright (c) 2013,2014,2015, by the GROMACS development team, led by
   7  * Mark Abraham, David van der Spoel, Berk Hess, and Erik Lindahl,
   8  * and including many others, as listed in the AUTHORS file in the
   9  * top-level source directory and at http://www.gromacs.org.
  10  *
  11  * GROMACS is free software; you can redistribute it and/or
  12  * modify it under the terms of the GNU Lesser General Public License
  13  * as published by the Free Software Foundation; either version 2.1
  14  * of the License, or (at your option) any later version.
  15  *
  16  * GROMACS is distributed in the hope that it will be useful,
  17  * but WITHOUT ANY WARRANTY; without even the implied warranty of
  18  * MERCHANTABILITY or FITNESS FOR A PARTICULAR PURPOSE.  See the GNU
  19  * Lesser General Public License for more details.
  20  *
  21  * You should have received a copy of the GNU Lesser General Public
  22  * License along with GROMACS; if not, see
  23  * http://www.gnu.org/licenses, or write to the Free Software Foundation,
  24  * Inc., 51 Franklin Street, Fifth Floor, Boston, MA  02110-1301  USA.
  25  *
  26  * If you want to redistribute modifications to GROMACS, please
  27  * consider that scientific software is very special. Version
  28  * control is crucial - bugs must be traceable. We will be happy to
  29  * consider code for inclusion in the official distribution, but
  30  * derived work must not be called official GROMACS. Details are found
  31  * in the README & COPYING files - if they are missing, get the
  32  * official version at http://www.gromacs.org.
  33  *
  34  * To help us fund GROMACS development, we humbly ask that you cite
  35  * the research papers on the package. Check out http://www.gromacs.org.
  36  */
  37 #include "gmxpre.h"
  38
  39 #include <cmath>
  40 #include <cstdlib>
  41
  42 #include <algorithm>
  43
  44 #include "gromacs/fileio/matio.h"
  45 #include "gromacs/gmxana/gstat.h"
  46 #include "gromacs/legacyheaders/copyrite.h"
  47 #include "gromacs/legacyheaders/macros.h"
  48 #include "gromacs/legacyheaders/typedefs.h"
  49 #include "gromacs/math/units.h"
  50 #include "gromacs/utility/fatalerror.h"
  51 #include "gromacs/utility/futil.h"
  52 #include "gromacs/utility/smalloc.h"
  53
  54 typedef struct {
  55     int    nx, ny;
  56     real   dx, dy;
  57     real **data;
  58 } t_shiftdata;
  59
  60 static real interpolate(real phi, real psi, t_shiftdata *sd)
  61 {
  62     int  iphi, ipsi, iphi1, ipsi1;
  63     real fphi, fpsi, wx0, wx1, wy0, wy1;
  64
  65     /*phi  += M_PI;
  66        if (phi > 2*M_PI) phi -= 2*M_PI;
  67        psi  += M_PI;
  68        if (psi > 2*M_PI) psi -= 2*M_PI;
  69      */
  70     while (phi < 0)
  71     {
  72         phi += 2*M_PI;
  73     }
  74     while (psi < 0)
  75     {
  76         psi += 2*M_PI;
  77     }
  78     phi    = 2*M_PI-phi;
  79
  80     fphi  = phi*sd->dx;
  81     fpsi  = psi*sd->dy;
  82
  83     iphi  = static_cast<int>(fphi);
  84     ipsi  = static_cast<int>(fpsi);
  85     fphi -= iphi; /* Fraction (offset from gridpoint) */
  86     fpsi -= ipsi;
  87
  88     wx0   = 1.0-fphi;
  89     wx1   = fphi;
  90     wy0   = 1.0-fpsi;
  91     wy1   = fpsi;
  92     iphi  = iphi % sd->nx;
  93     ipsi  = ipsi % sd->ny;
  94     iphi1 = (iphi+1) % sd->nx;
  95     ipsi1 = (ipsi+1) % sd->ny;
  96
  97     return (sd->data[iphi]  [ipsi]  * wx0*wy0 +
  98             sd->data[iphi1] [ipsi]  * wx1*wy0 +
  99             sd->data[iphi]  [ipsi1] * wx0*wy1 +
 100             sd->data[iphi1] [ipsi1] * wx1*wy1);
 101 }
 102
 103 static void dump_sd(const char *fn, t_shiftdata *sd)
 104 {
 105     FILE  *fp;
 106     int    i, j;
 107     char   buf[256];
 108     int    nnx, nny, nfac = 4, nlevels = 20;
 109     real   phi, psi, *x_phi, *y_psi, **newdata;
 110     real   lo, hi;
 111     t_rgb  rlo = { 1, 0, 0 }, rhi = { 0, 0, 1 };
 112
 113     nnx = sd->nx*nfac+1;
 114     nny = sd->ny*nfac+1;
 115     snew(x_phi, nnx);
 116     snew(y_psi, nny);
 117     snew(newdata, nnx);
 118     lo =  100000;
 119     hi = -100000;
 120     for (i = 0; (i < nnx); i++)
 121     {
 122         snew(newdata[i], nny);
 123         phi      = i*2*M_PI/(nnx-1);
 124         x_phi[i] = phi*RAD2DEG-180;
 125         for (j = 0; (j < nny); j++)
 126         {
 127             psi = j*2*M_PI/(nny-1);
 128             if (i == 0)
 129             {
 130                 y_psi[j] = psi*RAD2DEG-180;
 131             }
 132             /*if (((i % nfac) == 0) && ((j % nfac) == 0))
 133                newdata[i][j] = sd->data[i/nfac][j/nfac];
 134                else*/
 135             newdata[i][j] = interpolate(phi, psi, sd);
 136             lo            = std::min(lo, newdata[i][j]);
 137             hi            = std::max(hi, newdata[i][j]);
 138         }
 139     }
 140     sprintf(buf, "%s.xpm", fn);
 141     fp = gmx_ffopen(buf, "w");
 142     write_xpm(fp, 0, fn, fn, "Phi", "Psi", nnx, nny,
 143               x_phi, y_psi, newdata, lo, hi, rlo, rhi, &nlevels);
 144     for (i = 0; (i < nnx); i++)
 145     {
 146         sfree(newdata[i]);
 147     }
 148     sfree(newdata);
 149     sfree(x_phi);
 150     sfree(y_psi);
 151 }
 152
 153 static t_shiftdata *read_shifts(const char *fn)
 154 {
 155     FILE        *fp;
 156     double       xx;
 157     int          i, j, nx, ny;
 158     t_shiftdata *sd;
 159
 160     snew(sd, 1);
 161     fp = libopen(fn);
 162     if (2 != fscanf(fp, "%d%d", &nx, &ny))
 163     {
 164         gmx_fatal(FARGS, "Error reading from file %s", fn);
 165     }
 166
 167     sd->nx = nx;
 168     sd->ny = ny;
 169     sd->dx = nx/(2*M_PI);
 170     sd->dy = ny/(2*M_PI);
 171     snew(sd->data, nx+1);
 172     for (i = 0; (i <= nx); i++)
 173     {
 174         snew(sd->data[i], ny+1);
 175         for (j = 0; (j < ny); j++)
 176         {
 177             if (i == nx)
 178             {
 179                 sd->data[i][j] = sd->data[0][j];
 180             }
 181             else
 182             {
 183                 if (1 != fscanf(fp, "%lf", &xx))
 184                 {
 185                     gmx_fatal(FARGS, "Error reading from file %s", fn);
 186                 }
 187                 sd->data[i][j] = xx;
 188             }
 189         }
 190         sd->data[i][j] = sd->data[i][0];
 191     }
 192     gmx_ffclose(fp);
 193
 194     if (bDebugMode())
 195     {
 196         dump_sd(fn, sd);
 197     }
 198
 199     return sd;
 200 }
 201
 202
 203 static void done_shifts(t_shiftdata *sd)
 204 {
 205     int i;
 206
 207     for (i = 0; (i <= sd->nx); i++)
 208     {
 209         sfree(sd->data[i]);
 210     }
 211     sfree(sd->data);
 212     sfree(sd);
 213 }
 214
 215 void do_pp2shifts(FILE *fp, int nf, int nlist, t_dlist dlist[], real **dih)
 216 {
 217     t_shiftdata *ca_sd, *co_sd, *ha_sd, *cb_sd;
 218     int          i, j, Phi, Psi;
 219     real         phi, psi;
 220     real         ca, co, ha, cb;
 221
 222     /* Read the shift files */
 223     ca_sd = read_shifts("ca-shift.dat");
 224     cb_sd = read_shifts("cb-shift.dat");
 225     ha_sd = read_shifts("ha-shift.dat");
 226     co_sd = read_shifts("co-shift.dat");
 227
 228     fprintf(fp, "\n *** Chemical shifts from the chemical shift index ***\n");
 229     please_cite(fp, "Wishart98a");
 230     fprintf(fp, "%12s  %10s  %10s  %10s  %10s\n",
 231             "Residue", "delta Ca", "delta Ha", "delta CO", "delta Cb");
 232     for (i = 0; (i < nlist); i++)
 233     {
 234         if ((has_dihedral(edPhi, &(dlist[i]))) &&
 235             (has_dihedral(edPsi, &(dlist[i]))))
 236         {
 237             Phi = dlist[i].j0[edPhi];
 238             Psi = dlist[i].j0[edPsi];
 239             ca  = cb = co = ha = 0;
 240             for (j = 0; (j < nf); j++)
 241             {
 242                 phi = dih[Phi][j];
 243                 psi = dih[Psi][j];
 244
 245                 ca += interpolate(phi, psi, ca_sd);
 246                 cb += interpolate(phi, psi, cb_sd);
 247                 co += interpolate(phi, psi, co_sd);
 248                 ha += interpolate(phi, psi, ha_sd);
 249             }
 250             fprintf(fp, "%12s  %10g  %10g  %10g  %10g\n",
 251                     dlist[i].name, ca/nf, ha/nf, co/nf, cb/nf);
 252         }
 253     }
 254     fprintf(fp, "\n");
 255
 256     /* Free memory */
 257     done_shifts(ca_sd);
 258     done_shifts(cb_sd);
 259     done_shifts(co_sd);
 260     done_shifts(ha_sd);
 261 }